JPH0390880A - 磁気検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁束量を磁電変換素子を用いて電気信号に変
換することにより検出する磁気検出装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の磁気検出装置を利用した電流検出装置と
しては、例えば第４図に示すような回路構成のものがあ
る。

即ち、第４図において、１はホール素子で、その入力端
子には定電流回路２から一定のバイアス電流が供給され
るようになっており、鎖交する磁束量に応じたホール電
圧を出力端子から電気信号として出力する。定電流回路
２は、ツェナーダイオード３の端子電圧をベースバイア
スとするトランジスタ４により直流電源端子５からホー
ル索子ｌに定電流即ちバイアス電流を供給するようにな
っている。６は差動増幅回路で、これは、オペアンプ７
と抵抗等により構成されるもので、その各入力端子には
夫々抵抗を介してホール素子１の出力電気信号が与えら
れ、その電気信号を増幅して検出出力を得るものである
。８はオフセット調整回路で、これは、例えば夫々３端
子レギユレータ等の電源回路から夫々与えられる正電源
端子９の正電圧電源＋Ｖ及び負電源端子１ｏの負電圧電
源−Ｖを、抵抗１１．可変抵抗器１２及び抵抗１３の直
列回路の両端に供給し、可変抵抗器１２を調整するこε
によりその可変出力端子にオフセット調整出力を得るも
のであり、ホール素子１のオフセット電圧に対して、こ
れを打消すようにオペアンプ７の非反転入力端子にオフ
セット調整出力を与えるものである。尚、ホール索子ｌ
のオフセット電圧は電源電圧に比べると非常に小さな値
っまりＯＶ近傍の値となっているので、可変抵抗器１２
の可変出力端子の電圧も略ｏＶ近傍で：Ｊ３ｕされるよ
うになっている。

このような構成において、予めオフセット調整回路８の
可変抵抗器１２を調整しておけば、ホール素子１に電流
に比例した磁束を鎖交させると、ホール素子１から磁束
量に応じたホール電圧が電気信号として出力されるので
、差動増幅回路６の出力端子には磁束量即ち電流量に対
応した検出出力が得られるものである。

（発明が解決しようとする課ｍ＞ し、かじながら、上述のような従来構成のものでは、例
えば、温度変化によりツェナーダイオード３の端子電圧
が変動すると、これによって定電流回路２からのホール
素子１へのバイアス電流も変動することになる。ところ
で、一般にホール素子１の出力端子にはオフセット電圧
があるので、上述のようなバイアス電流の変動に伴って
このオフセット電圧も変動することになる。従って、こ
のようにツェナーダイオード３の端子電圧が変動するこ
とにより、ホール素子１のオフセット電圧が変動するの
で、これに応じてオフセット調整回路８を再度調整し直
さないと正確な磁束量即ち電流量を検出できなくなると
いう不具合があった。

また、従来構成のものでは、オフセット調整回路８の正
、負電源端子９，１０には夫々別の電源回路から給電し
ているが、一般にそれらの出力電圧は５％程度の範囲内
で誤差を有している。従って、ホール素子１のオフセッ
ト電圧に対して、マスター電源を用いて予め可変抵抗器
１２によりオフセット調整しておいても、電源接続時に
電源端子９及び１０に与えられる電圧のばらつきに応じ
て再度オフセット調整をする必要があり、工数が増えて
しまうという不具合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
ｌよ、磁電変換素子のオフセット調整を一度で行なえる
ようにすると共に、定電圧素子の温度変化等による端子
電圧の変動で定電流回路から磁電変換素子への電流が変
動する場合でも、その都度オフセット調整をする必要が
なく誤差の変動を極力低減させることのできる磁気検出
装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、磁束量を磁電変換素子を用いて電気信号とし
て検出する磁気検出装置を対象とし、定電圧素子の端子
電圧に基づいて前記磁電変換素子に定電流を供給する定
電流回路、及び前記磁電変換素子の出力電圧を増幅する
増幅回路、並びに前記定電圧素子の端子電圧に基づいた
正電圧電源及びその正電圧を反転増幅器を介して反転さ
せた負電圧電源の両者を基準電圧として抵抗器を用いて
前記磁電変換素子のオフセット電圧を調整するオフセッ
ト調整回路を設けて構成したところに特徴を有する。

（作用） 本発明の磁気検出装置によれば、磁電変換素子へ供給さ
れる定電流は定電圧素子の端子電圧に基づいて定電流回
路から与えられ、一方磁電変換素子のオフセット電圧は
、前記定電圧素子の端子電圧に基づいた正電圧電源とそ
の正電圧を反転増幅器により反転された負電圧電源とを
基準電圧としたオフセット調整回路により調整される。

これにより、予めマスター電源により磁電変換素子のオ
フセット電圧調整を行なっておけば、オフセット：Ｊ！
Ｊ整回路の正、負電圧電源のばらつきがないことにより
、電源接続時に再調整を行なう必要がなくなる。

一方、温度変化等により定電圧素子の端子電圧が変動し
た場合には、定電流回路から磁電変換素子へ与える定電
流の値が変動する。これに対し、オフセット調整回路の
正、負電圧電源も定電圧素子の端子電圧の変動に伴なっ
て変動し、このときオフセット調整出力も変動する。と
ころで、一般に磁電変換素子のオフセット電圧がゼロに
なることは希であり、このため、オフセット調整回路の
出力によりそれを打消すべくオフセット調整がなされて
いるものであるから、オフセット調整回路の出力は、磁
電変換素子のオフセット電圧に対して逆の極性を持った
値となっている。従って、定電圧素子の端子電圧の変動
に伴なう磁電変換素子のオフセット電圧の変動に対して
、オフセット調整回路の調整出力は常に打消すように変
動するので、磁電変換素子の出力の変動は極力低減され
、その都度再調整を行なう必要がなくなる。

（実施例） 以下、本発明を電流検出装置に適用した場合の第１の実
施例について第１図及び第２図を参照しながら説明する
。

まず、第２図において、２１は検出すべき主回路の電流
■が流れるコイルで、鉄心２２に巻装されている。鉄心
２２は磁気回路を構成するもので、その途中にはギャッ
プ部２２ａが形成されており、このギャップ部２２ａに
磁電変換素子たるホール素子２３が挿入され、これに電
流工に比例する磁束Φが鎖交するようになっている。

次Ｚに、第１図において、２４は定電流回路である。即
ち、２５ａは正電圧電源＋Ｖが与えられた直流電源端子
２５ａであり、これとアースとの間に抵抗２６及び図示
極性の定電圧素子たるツェナーダイオード２７が直列に
接続されている。このツェナーダイオード２７と並列に
可変抵抗器２８が接続され、この可変抵抗器２８の可変
出力端子がオペアンプ２９の非反転入力端子に接続され
ている。そして、オペアンプ２９の反転入力端子は抵抗
３０を介してアースされ、前記ホール素子２３の入力端
子はオペアンプ２９の出力端子及び反転入力端子との間
に接続されている。この場合、定電流回路２４は、ツェ
ナーダイオード２７の端子電圧に基づく一定の電圧を基
準電圧としてホール素子２３にバイアス電流としての定
電流を与・・えている。尚、２５ｂは負電圧電源−Ｖが
与えられた直流電源端子である。３１は差動増幅回路で
、これはオペアンプ３２等により構成されるもので、オ
ペアンプ３２の反転及び非反転入力端子は夫々抵抗３３
及び３４を介して前記ホール素子２３の出力端子に接続
され、さらに非反転入力端子は抵抗３５及び３６を介し
てアースされている。オペアンプ３２の出力端子は図示
しない検出出力端子に接続されると共に、ｈＩ変低抵抗
器３７び抵抗３８を介してアースされている。また可変
抵抗器３７の可変出力端子は抵抗３つを介してオペアン
プ３２の反転入力端子に接続されている。

さて、４０はオフセット調整回路で、これは、オペアン
プ４１及び４２等により構成される。即ち、オペアンプ
４１の非反転入力端子は定電流向２各２４の゛ツェナー
ダイオード２７のカソード（こ接続され、反転入力端子
は出力端子に接続され、その出力端子は抵抗４３を介し
て反転増幅器たるオペアンプ４２の反転入力端子に接続
されている。

オペアンプ４２の非反転入力端子は抵抗４４を介してア
ースされ、出力端子と反転入力端子との間には抵抗４５
が接続されている。オペアンプ４１及び４２の出力端子
間には、抵抗４６．可変抵抗器４７及び抵抗４８の直列
回路が接続されている。

そして、可変抵抗器４７の可変出力端子は抵抗４９を；
介して抵抗３７及び３８の共通接続点に接続されている
。このオフセット調整回路４０は、製作時に可変抵抗器
４７を調整することにより、ホール素子２３のオフセッ
ト電圧を打消すべく調整を行なうもので、オペアンプ４
１及び４２の各出力端子に現われる電圧を夫々正電圧電
源＋ＶＡ及び負電圧電源−Ｖ＾として、抵抗４６及び４
８と可変抵抗器４７の分担電圧により決まる電圧を抵抗
４９及び３５を介してオペアンプ３２の非反転入力端子
に与えるようになっている。この場合、オフセット２Ｊ
整回路４０の負電圧電源−ｖＡは正電圧電源子ｖＡをも
とにしているので、絶対値が同じになってばらつきが生
じないので、オフセット調整は、各電源を接続する前に
予めマスター電源等を用いて行なっておけば良い。

次に、本実施例の作用について述べる。

まず、直流電源端子２５ａ、２５ｂに電圧が与えられて
いる状態では、定電流回路２４のオペアンプ２９は、ツ
ェナーダイオード２７の端子電圧に基づいて可変抵抗２
８の可変出力端子に現われる一定の電圧により所定の定
電流をバイアス電流としてホール素子２３に与える。こ
の場合、ホール素子２３は、一般に磁束が鎖交していな
い状態でも出力端子にオフセット電圧を生じることが多
く、これを調整すべく前述したようにオフセット調整回
路２４の調整により差動増幅回路３１のオペアンプ３２
の内入力端子に電位差が現われないように調整されてい
る。従って、この状態でオペアンプ３２の検出出力はゼ
ロとなっている。

次に、主回路からの電流Ｉがコイル２１に流れると、鉄
心２２に電流【に応じた磁束Φが生じる。

この磁束Φがホール素子２３に鎖交すると、ホール効果
によりホール素子２３の出力端子に磁束Φの大きさに応
じたホール電圧が電気信号として出力される。この電気
信号は差動増幅回路３１により増幅され゛〔出力端子か
ら検出され、以て主回路に流れる電流Ｉの大きさが検出
されるものである。

しかして、上述のように定電流回路２４の基準電圧とな
るツェナーダイオード２７の端子電圧が温度変化により
変動した場合には、ホール素子２３へのバイアス電流も
変動し、これにより、オフセット電圧も変動する。また
、オフセット調整回路４０においても、ツェナーダイオ
ード２７の端子電圧の変動によりオペアンプ４１及び４
２の出力端子の電圧が変動し、オフセット出力も変動す
る。ところで、オフセット出力は、もともとホール索子
２３のオフセット電圧を打消すような値つまりオフセッ
ト電圧とは逆の極性の値となっており、従って、オフセ
ット電圧が大きくなった場合にはこのオフセット出力も
これに伴なって大きくなるが、その極性が逆であること
から、両者は互いに打消すようになり、オペアンプ３５
の非反転入力端子にはツェナーダイオード２７の端子電
圧の変動による悪影響は極力低減されるようになるもの
である。この結果、オフセット調整回路４０をその都度
再調整することなく主回路の電流を検出できるものであ
る。

このような本実施例によれば、ツェナーダイオード２７
の端子電圧に基づいた定電流回路２４によりホール素子
２３に定電流を供給するようにし、ホール素子２３のオ
フセット電圧の調整を、ツェナーダイオード２７の端子
電圧に基づいた正電圧電源子ｖＡ及び反転増幅器４２を
介して得られる負電圧電源−ＶＡにより行なうようにし
たので、正、負電源電圧＋ＶＡ、−ＶＡのばらつきがな
くなり、ホール素子２３のオフセット調整を予めマスタ
ー電源により１回行なうのみで良くなると共に、温度変
化によるツェナーダイオード２７の端子電圧の変動に対
しても、ホール素子２３のオフセット電圧の変動を打消
すようにオフセット調整回路４０のオフセット出力が変
動するので、再調整を行なうことなく極力誤差の少ない
電流検出が行なえる。

第３図は本発明の第２の実施例を示し、第１の実施例と
異なるところは定電流回路２４に切換回路部５０を設け
て定電流回路５１を構成したところである。

即ち、この切換回路部５０において、５２はオペアンプ
２つの非反転入力端子と可変抵抗器２８の可変出力端子
との間に接続されたトランスファーゲートで、ゲート信
号が与えられると導通ずるようになっている。５３は反
転増幅器としてのオペアンプで、その反転入力端子は抵
抗５４を介して可変抵抗器２８の可変出力端子に接続さ
れ、非反転入力端子は抵抗５５を介してアースされてい
る。またオペアンプ５３の出力端子は抵抗５６を介して
反転入力端子に接続されると共に、トランスファーゲー
ト５７を介してオペアンプ２９の非反転入力端子に接続
されている。５８は切換回路で、その２つの出力端子は
トランスファーゲート５２及び５７のゲートに夫々接続
され、インバータ回路５つを介して与えられる切換信号
に応じてトランスファーゲート５２または５７の何れか
をオンさせるようになっている。

上述のような構成によれば、切換回路５８からトランス
ファーゲート５２にゲート信号を与えたときには、前述
の第１の実施例と同様の作用効果が得られ、一方、切換
信号に応じてトランスファーゲート５７にゲート信号が
与えられたときには、ツェナーダイオード２７の端子電
圧はオペアンプ５３を介して極性が反転された出力とし
てオペアンプ２つに与えられることにより、ホール素子
２３へのバイアス電流の方向を逆に設定することができ
る。つまり、ホール索子２３への定電流供給をオペアン
プ２つを用いていることにより、切換回路部５０を設け
ることにより、このような極性反転の操作を１ｕｌｌ　
ｆｉｔな回路で容易に行なうことができるものである。

尚、上記各実施例においては、オフセット調整回路４０
でオペアンプ４１を用いて正電圧電源子ＶＡを作るよう
にしたが、このオペアンプ４１は必要に応じてつまり入
力端子を抑制する等の必要性に応じて設けるようにすれ
ば良い。

また、上記各実施例においては、ホール素子２３を１個
のみ用いる場合の構成について述べた力６（、これに限
らず、例えば、複数のホール素子を用いる構成のもので
も適用できる。

さらに、上記各実施例は本発明を電流検出装置に適用し
た場合について述べたが、これに限らず、磁束を検出す
る装置全般に適用できる等、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々の変形が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の磁気検出装置は、定電流
回路を定電圧素子の端子電圧に基づいて磁電変換素子に
定電流を供給する構成とし、オフセット：Ｊ！Ｊ！１回
路を、定電圧素子の端子電圧に基づいた正電圧電源とそ
の正電圧に基づいて反転増幅器により極性を反転させた
負電圧電源とを基準電圧とする構成として磁電変換素子
のオフセット調整を行なうようにした。これにより、温
度変化等により定電圧素子の端子電圧が変動した場合で
も、定電流回路の出力電流が変動して磁電変換素子のオ
フセット電圧が変動するのに伴なって、オフセット調整
回路のオフセット調整出力も変動し、この変動方向がオ
フセット電圧の変動する方向と逆になることにより、こ
れらの変動分は打消し合うようになり、この結果、増幅
回路からの検出出力の変動は極力低減され、オフセット
：Ａ！！回路の再調整を行なうといった煩わしさは解消
される。

また、このようにオフセット調整回路の正、負電圧電源
を構成することで、各電源を別々に構成する従来と異な
り、電源電圧のバランスが保たれるようになるので、磁
電変換素子のオフセット電圧の調整を予めマスター電源
により調整した後は、電源接続時に再調整を行なう必要
がなくなるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す電気的構成図、第
２図は同実施例の電流検出部分の構成図であり、第３図
は本発明の第２の実施例を示す電気的構成の部分図であ
り、第４図は従来例を示す第１図相当図である。 図面中、２３はホール素子（磁電変換素子）、２４及び
５１は定電流回路、２７はツェナーダイオード（定電圧
素子）、２つはオペアンプ、３１は差動増幅回路（増幅
回路）、３２はオペアンプ、４０はオフセット調整回路
、４１はオペアンプ、４２はオペアンプ（反転増幅器）
　４５及び４７は抵抗、４６は可変抵抗器、５０は切換
回路部である“。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁束量を磁電変換素子を用いて電気信号として検出
   する磁気検出装置において、定電圧素子の端子電圧に基
   づいて前記磁電変換素子に定電流を供給する定電流回路
   と、前記磁電変換素子の出力電圧を増幅する増幅回路と
   、前記定電圧素子の端子電圧に基づいた正電圧電源及び
   その正電圧を反転増幅器を介して反転させた負電圧電源
   の両者を基準電圧として抵抗器を用いて前記磁電変換素
   子のオフセット電圧を調整するオフセット調整回路とを
   具備してなる磁気検出装置。